Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ozonowanie leków sulfonamidowych w środowisku wodnym

Baran W., Adamek E., Szymkiewicz A., Wilk J., Cholewiński M., Madej D.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 1

131--138

PL

Leki z grupy sulfonamidów są obecnie wykorzystywane głównie w weterynarii. Ich pozostałości trafiają do środowiska w formie niezmienionej lub jako nietrwałe chemicznie N-podstawione metabolity. Jedną z potencjalnych metod ich usuwania może być proces ozonowania. W trakcie tego procesu sulfonamidy mogą ulegać mineralizacji lub jedynie częściowej transformacji do półproduktów organicznych. Celem pracy było wyznaczenie różnic w podatności wybranych leków sulfonamidowych na ozonowanie w roztworach wodnych oraz w ściekach syntetycznych przygotowanych wg normy ISO 9887:1992(E). W badaniach uwzględniono sulfanilamid i siedem jego pochodnych, w których wodór amidowy został podstawiony przez pięcio- lub sześcioczłonowy układ heterocykliczny. Badane próbki były ozonowane za pomocą generatora ozonu DST-15 (Blue Planet) zasilanego wyłącznie tlenem medycznym. Wyniki oceniano na podstawie analiz wykonanych techniką HPLC oraz zmian wartości OWO oznaczanej metodą Langego. Stwierdzono, że wybrane do badań sulfonamidy uległy niemal całkowitej degradacji, choć jednocześnie stopień ich mineralizacji wynosił zaledwie od 3 do 20 %. Ponadto, szybkości degradacji poszczególnych sulfonamidów różniły się nawet dwukrotnie, a zakwaszenie środowiska reakcji miało pozytywne skutki dla jej przebiegu. Inne, poza sulfonamidami, substancje obecne w roztworze (tzn. składniki ścieków syntetycznych) w trakcie ozonowania zmniejszyły efektywność degradacji badanych leków tylko w niewielkim stopniu.

EN

At present, the sulfonamide class of drugs are used predominantly in veterinary medicine. They get into the environment unchanged or as chemically unstable N-substituted metabolites. One of the potential methods to remove the sulfonamides residues may be an ozonation. During this process the sulfonamides may undergo mineralization or only degradation to a simpler organic intermediates. The aim of the study was to determine differences in the susceptibility of sulfonamide drugs to ozonation in the aqueous solutions and in the synthetic wastewater prepared according to ISO 9887:1992 (E) procedure. Sulfanilamide and seven its derivatives in which the amide hydrogen was substituted by five- or six-membered heterocyclic system were used in the experiment. The tested samples were ozonated using the ozone generator DS-15 (Blue Planet) supplied only with medical oxygen. The results were evaluated based on the analysis performed by HPLC method and changes of the TOC value (determined by Lange method). It was found that sulfonamides selected to the experiment undergo complete degradation but the mineralization degree was only from 3 to 20 %. Additionally, the differences in degradation rate of some sulfonamides can be more than 2. An acidification of the reaction medium may have positive effects on the degradation. Substances present in the solution but other than sulfonamides (i.e. wastewaters ingredients) decrease the degradation efficiency of the used drugs to a small extent.

2

Methods of carbonyl compounds determination in aerosol generated from electronic cigarettes

Madej D., Sobczak A.

Proceedings of ECOpole

|

2018

|

Vol. 12, No. 1

21--32

EN

An electronic cigarette, known as an electronic nicotine delivery system or commonly as an e-cigarette, has become a popular alternative to traditional tobacco products since its introduction on the market. It is currently used in many countries around the world and has a wide circle of followers. However, research on the composition of the aerosol inhaled by users of electronic cigarettes is still underway. The results of these studies allow estimating exposure to toxic chemicals. They can become a tool to assess the harmfulness of these devices use. One of the major groups of compounds whose content is determined in the aerosol is carbonyl compounds. They are formed by the partial decomposition of propylene glycol and glycerin (used as base substances) and flavourings at the aerosol generation temperature. Prolonged exposure to carbonyl compounds such as formaldehyde or acetaldehyde is a known factor to increase the risk of asthma and cancer. Hence, precise measurements of these compounds content in the aerosol are important to assess the effect of electronic cigarettes on the users health. This article provides a brief overview of the methods used to determine the carbonyl compounds content in an aerosol generated from electronic cigarettes.

PL

Elektroniczny papieros, zwany systemem dozującym nikotynę lub potocznie e-papierosem, od chwili wprowadzenia na rynek stawał się popularną alternatywą dla tradycyjnych wyrobów tytoniowych. Obecnie stosowany jest w wielu krajach całego świata i ma szerokie grono zwolenników. Jednakże wciąż trwają badania nad składem aerozolu wdychanego przez użytkowników elektronicznych papierosów. Wyniki tych badań pozwalają na oszacowanie narażenia na toksyczne związki chemiczne. Mogą one stać się narzędziem służącym do oceny szkodliwości stosowania tych urządzeń. Jedną z głównych grup związków, których zawartość oznacza się w aerozolu, są związki karbonylowe. Związki te tworzą się w wyniku częściowej dekompozycji substancji bazowych (glikolu propylenowego i gliceryny) oraz dodatków smakowo-zapachowych w temperaturze generowania aerozolu. Długotrwała ekspozycja na związki karbonylowe, takie jak formaldehyd czy acetaldehyd, jest znanym czynnikiem podwyższającym ryzyko powstania astmy i chorób nowotworowych. Stąd dokładne pomiary zawartości tych związków w aerozolu są istotne ze względu na badania wpływu na zdrowie osób stosujących elektroniczne papierosy. Niniejszy artykuł stanowi zwięzły przegląd stosowanych metod oznaczania zawartości związków karbonylowych w aerozolu generowanym z elektronicznych papierosów.

3

Wpływ fazy M-S-H na otrzymywanie spieków wysokoogniotrwałych na bazie Al2O3

Tyrała K., Prorok R., Madej D.

Materiały Ceramiczne

|

2018

|

T. 70, nr 4

333--344

PL

Spinel właściwy MgAl2O4 jest jedynym związkiem w układzie dwuskładnikowym MgO-Al2O3, który topi się w sposób kongruentny w temperaturze 2105 °C. Ze względu na jego dobre właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach oraz dobrą odporność chemiczną na działanie substancji zasadowych znajduje coraz większe zastosowanie jako składnik materiałów ogniotrwałych, które wykorzystywane są do produkcji wyłożeń ogniotrwałych urządzeń cieplnych przemysłu metalurgicznego. W niniejszej pracy analizowano mechanizm wysokotemperaturowych reakcji w układach symulujących drobnoziarnistą osnowę betonu ogniotrwałego korundowo- spinelowego. W tym celu przeprowadzono badania spiekalności mikroproszku tlenku glinu bez oraz w obecności mineralizatora, który stanowiła wysoko nieuporządkowana faza M-S-H. W wyniku reakcyjnego spiekania Al2O3 w obecności mineralizatora i w odpowiednio dobranych warunkach syntezy otrzymano materiały ceramiczne korundowo-spinelowe modyfikowane związkami krzemu. Zarówno wyjściową fazę M-S-H, jak również otrzymane z jej dodatkiem spieki korundowe poddano badaniom składu fazowego, struktury i mikrostruktury, wykorzystując odpowiednio następujące techniki badawcze: XRD, FT-IR i SEM-EDS. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że poprzez dobór parametrów procesu syntezy można wpływać na właściwości fizykochemiczne ceramiki ogniotrwałej z układu MgO-Al2O3-SiO2, tworząc w ten sposób szerokie spektrum jej zastosowań.

EN

Spinel with chemical formula of MgAl2O4 is the only stable phase in the two-component Al2O3-MgO system, which melts congruently at 2105 °C. It is attracting increasing interest as a component of refractory materials used in thermal devices of the metallurgical industry due to its good mechanical properties at high temperatures and high corrosion resistance to alkaline substances. The aim of this work was to investigate the mechanism of high temperature reactions in systems that simulate the fine-grained matrix of refractory corundum-spinel castables. For this purpose, the sinterability of the aluminium oxide micropowder without and in the presence of a mineralizer, which was a highly disordered M-S-H phase, was studied. Corundum-spinel ceramic materials modified with silicon compounds were obtained as a result of the reaction sintering of Al2O3 in the presence of a mineralizer and in suitably selected synthesis conditions. Both the initial M-S-H phase and the obtained corundum sinters were subjected to phase composition, structure and microstructure analysis, using the following research techniques: XRD, FT-IR and SEM-EDS, respectively. As a result of the conducted research, it was found that by choosing the parameters of the synthesis process, one can influence the physico-chemical properties of the refractory ceramics from the MgO-Al2O3-SiO2 system, thus creating a broad spectrum of its applications.

4

Drobnoziarniste spoiwa hydrauliczne na bazie tlenku glinu i tlenku magnezu przeznaczone do betonów ogniotrwałych

Madej D., Tyrała K., Prorok R.

Materiały Ceramiczne

|

2018

|

T. 70, nr 4

325--332

PL

W pracy przedstawiono zależne od czasu zachowanie hydratacyjne mieszanin reaktywnych mikroproszków MgO i α-Al2O3 o stosunku molowym 2:1, 1:1 i 1:2 w związku z opracowaniem nowych hydraulicznych układów spoiw dla betonów ogniotrwałych złożonych ze spinelu in situ i korundu. Fazy Mg-Al-CO3 podobne do hydrotalkitu, które powstały w matrycach cementowych utwardzanych w odpowiednich warunkach przez 4 miesiące w temperaturze 50 °C, zostały poddane charakterystyce morfologicznej, chemicznej i strukturalnej za pomocą technik odpowiednio XRD, FT-IR i SEM. Rozkład termiczny produktów hydratacji matryc, zawierających magnez i glin o właściwościach wiążących, badano za pomocą połączonych technik DSC-TGA-EGA-MS. Główną różnicą pomiędzy uwodnionymi fazami utworzonymi w matrycach cementowych Mg-Al, otrzymanych przy różnych czasach utwardzania, jest stabilność termiczna wody międzywarstwowej i grup wodorotlenowych wewnątrz struktury minerałów warstwowego podwójnego wodorotlenku (LDH).

XX

This work investigates the time-dependent hydration behaviour of 2:1, 1:1 and 1:2 molar ratio mixtures of reactive MgO and α-Al2O3 micro-powders in relation to the development of new hydraulic binder systems for in situ spinel refractory corundum castables. Mg-Al-CO3 hydrotalcite-like phases, that formed in the cementitious matrices cured in the corresponding curing condition up to 4 months of age at a temperature of 50 °C, were subjected to morphological, chemical and structural characterization using XRD, FT-IR and SEM techniques, respectively. The thermal decomposition of the hydration products of Mg-Al cementitious matrices has been studied by simultaneous DSC-TGA-EGA-MS. The main difference between hydrated phases, that were formed in the Mg-Al cementitious matrices obtained at different curing times, is the thermal stability of interlayer water and hydroxyl groups within the structure of the layered double hydroxide (LDH) minerals.

5

Ecotoxicity studies of e-liquids for e-cigarettes

Madej D., Baran W., Adamek E., Lipska I.

Proceedings of ECOpole

|

2017

|

Vol. 11, No. 1

37--44

EN

E-cigarette has gained popularity as a “healthier” alternative to receiving nicotine, which reduces the side effects of smoking traditional cigarettes. Consequently, the question arose how solutions for filling the electronic cigarettes (e-liquids) impact on the environment. They contain, among others, nicotine, propylene glycol and/or glycerin and flavorings. The aim of this study was to evaluate the impact and toxicity degree of selected e-liquids on microorganisms come from two different aquatic ecosystems. Studies were conducted using 96-well microtiter plates where a medium (peptone from soybean) containing the tetrazolium hydrochloride and selected for testing e-liquids with the nicotine concentration gradient were applied. An inoculum was the water from the Brynica River and an effluent was from a waste water treatment plant. The results were evaluated after two days incubation at 30°C. As a measure of the ecotoxicity degree of tested samples used the value of microbial toxic concentration (MTC) which was determined using the MARA® procedure (NCBI, Scotland). All tested e-liquids triggered off an inhibition of microorganism growth only after two or eightfold dilution. It was found that obtained MTC values were slightly varied for base components and individual e-liquids.The amount of nicotine in the e-liquids had no influence on the microorganisms growth.To a greater extent, only some flavorings might have had an impact on microorganisms.

PL

E-papieros zyskał popularność jako „zdrowsza” alternatywa przyjmowania nikotyny, która ogranicza skutki uboczne palenia tradycyjnych papierosów. W związku z tym pojawiło się pytanie, jak wpływają na środowisko roztwory służące do napełniania e-papierosów (e-liquidy). Zawierają one m.in. nikotynę, propanodiol i/lub glicerynę oraz substancje smakowe. Celem pracy była ocena wpływu i stopnia toksyczności wybranych e-liquidów na mikroorganizmy pochodzące z dwóch różnych ekosystemów wodnych. Badania przeprowadzono z użyciem 96-dołkowych płytek mikrotitracyjnych, na których aplikowano pożywkę (pepton sojowy) zawierającą chlorowodorek tetrazoliny i gradient stężeń wytypowanych do badań e-liquidów. Inokulum stanowiła woda z rzeki Brynicy oraz efluent z oczyszczalni ścieków. Wyniki oceniano po inkubacji trwającej dwie doby w temperaturze 30°C. Jako miarę stopnia ekotoksyczności badanych próbek wykorzystano wartość mikrobiologicznego stężenia toksycznego (MTC), wyznaczanego za pomocą programu procedury MARA® (NCBI, Szkocja).Wszystkie badane e-liquidy powodowały inhibicję wzrostu mikroorganizmów jedynie po dwukrotnym lub ośmiokrotnym rozcieńczeniu. Stwierdzono, że uzyskane wartości MTC były zróżnicowane w niewielkim stopniu dla składników bazy i poszczególnych e-liquidów. Ilość nikotyny w e-liquidach nie miała wpływu na wzrost mikroorganizmów. W większym stopniu na mikroorganizmy mogły oddziaływać jedynie niektóre z dodatków smakowych.

6

Badania procesów hydratacji cementów specjalnych z układu CaO-Al2O3-ZrO2 metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej

Madej D., Kruk A.

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 4

297--303

PL

W prezentowanym artykule przedstawiono wyniki badań elektrochemicznych glinianu wapniowo-cyrkonowego o składzie chemicznym Ca7ZrAl6O18 oraz komercyjnego cementu glinowo-wapniowego. Celem przedstawionych badań było wykazanie możliwości zastosowania elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS) do głębszego poznania procesów hydratacji spoiw poprzez pomiary właściwości elektrycznych zaczynów. Pomiary techniką EIS prowadzono w zakresie częstotliwości 0,1 Hz – 1 MHz w temperaturze pokojowej i atmosferze powietrza laboratoryjnego. Do analizy uzyskanych widm eksperymentalnych wykorzystano metodę dopasowania układów zastępczych. Na tej podstawie zaproponowano nowy obwód zastępczy, symulujący zjawiska zachodzące w hydratyzujących zaczynach. Sporządzono wykresy zależności części rzeczywistej impedancji od czasu trwania procesu hydratacji w zakresie niskich, średnich oraz wysokich częstotliwości. Wyniki EIS skonfrontowano z analizą składu fazowego i mikrostruktury hydratyzujących materiałów za pomocą dyfraktometrii rentgenowskiej (XRD) i mikroskopii elektronowej (SEM).

EN

In this paper, the electrochemical studies of the hydration behaviour of calcium zirconium aluminate with chemical composition of Ca7ZrAl6O18, and commercial calcium aluminate cement (CAC) are presented. The purpose was to evaluate the usefulness of electrochemical impedance spectroscopy (EIS) to the investigation of hydration processes of binders via measuring the electrical properties of the cement pastes. The EIS measurements were performed in the frequency range of 0.1 Hz - 1 MHz in laboratory air at room temperature. The equivalent circuit modelling was applied for the analysis of the obtained experimental spectra. A new equivalent-electrical circuit model was proposed which was suitable for a simulation of the hydration phenomena within cement pastes. An effect of the applied field frequency on the real part of impedance Z’ versus hydration time of the cement pastes in the early stage of hydration was also presented. The results of EIS were discussed together with those of X-ray diffraction phase/composition identification and SEM characterization of the microstructure of hardened cement pastes.

7

Determining the Tribological Properties of Diamond-Like Carbon Coatings Lubricated with Biodegradable Cutting Fluids

Ozimina D., Madej D., Kowalczyk J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 4

2065--2072

EN

The aim of the study was to determine the effectiveness of the biodegradable cutting fluid used instead of classical, usually toxic. This paper presents the results of tribological studies of a-C:H coatings formed on HS6-5-2C steel by plasma-assisted chemical vapour deposition. The coating structures were examined using a JSM-7100F SEM. The coating microhardness was measured with a Matsuzawa tester. The surface texture analysis was performed before and after the tribological tests with a Talysurf CCI Lite optical profiler. The tribological properties were investigated using a T-01 M tester and a T-17 tester. The tests were carried out under dry friction conditions and lubricated friction conditions using a lubricant with zinc aspartate. The test results show that the layer formed at the interface prevented the moving surfaces. The investigations discussed in this paper have contributed to the development of non-toxic and environmentally-friendly manufacturing because of the use of biodegradable cutting fluid and thin, hard coatings.

8

Wyroby magnezjowo-węglowe z zastosowaniem surowców magnezjowych z alternatywnych źródeł – właściwości i zastosowanie

Skalska M., Darłak M., Śnieżek E., Madej D., Szczerba J.

Materiały Ceramiczne

|

2016

|

T. 68, nr 4

355--361

PL

Część magnezjowa w wyrobach niewypalanych, zawierających węgiel, stanowi główny element ich odporności na oddziaływania korozyjno-erozyjne procesów stalowniczych. Staranny dobór surowców decyduje o trwałości wyłożenia ogniotrwałego. W artykule przedstawiono właściwości wyrobów wyprodukowanych z zastosowaniem surowców z alternatywnych źródeł oraz wyniki przeprowadzonych testów z ich zastosowaniem w kadziach stalowniczych. Artykuł stanowi podsumowanie uzyskanych efektów podczas realizacji prac badawczo-rozwojowych prowadzonych w ramach realizacji POIG Działanie 1.4 „Zastosowanie kruszyw otrzymanych z krajowych surowców alternatywnych w materiałach ogniotrwałych”.

EN

Magnesia in the unfired refractories containing carbon is the main factor which influences resistance to corrosion and erosion processes, occurring in the steelmaking process. The careful selection of raw materials determines durability of refractory linings. The article presents the properties of the magnesia-carbon refractories produced using raw materials from alternative sources and the results of tests of their use in a steel ladle. The article is a summary of the results obtained during the performance of research and development conducted in the framework of a POIG project: Action 1.4 "The application of aggregates obtained from domestic alternative resources in refractory materials".

9

Tworzywo ogniotrwałe na bazie cyrkonianu wapnia i jego zachowanie w kontakcie z ciekłą stalą

Wiśniewska K., Madej D., Szczerba J.

Materiały Ceramiczne

|

2016

|

T. 68, nr 4

362--368

PL

W pracy przedstawiono zachowanie się tworzywa złożnego z cyrkonianu wapnia i tlenku cyrkonu w kontakcie z ciekłą stalą w warunkach redukcyjnych. Cyrkonian wapnia z nadmiarem ZrO2 został otrzymany z tlenku cyrkonu i węglanu wapnia na drodze dwustopniowego spiekania, kolejno w temperaturach 1100 °C i 1600 °C. Jako reagenta wytypowano komercyjną stal narzędziową. Test korozyjny polegał na wypaleniu pastylek tworzywa CaZrO3-ZrO2 z nałożoną płytką ze stali w warunkach redukcyjnych w temperaturze 1500 °C. Na podstawie obserwacji w skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM) stwierdzono powstanie w tworzywie ogniotrwałym trzech stref: reakcyjnej przy kontakcie ze stalą, przejściowej oraz niezmienionej. Badania rentgenowskie (XRD) tworzywa CaZrO3-ZrO2 wykazały, że po teście korozyjnym zmniejsza się udział masowy cyrkonianu wapnia w stosunku do udziału stabilizowanego tlenku cyrkonu. W strefie reakcyjnej utworzyła się warstwa tlenku cyrkonu, która powstała wskutek reakcji cyrkonianu wapnia ze składnikami stopowymi stali takimi jak krzem i glin, tworząc oprócz tlenu cyrkonu wtórne fazy krzemianowe, otaczające ziarna ZrO2. Zwartość po wygrzaniu tworzywa ogniotrwałego zmienia się nieznacznie, co może świadczyć o małej jego zwilżalności przez stal w 1500 °C.

EN

The behaviour of material composed of calcium zirconate and zirconium oxide after working in contact with molten steel was presented in this work. The calcium zirconate - zirconium oxide material was obtained by 2-step firing at 1100 °C and 1600 °C. The commercially available steel was used. A corrosion test was conducted under reducing atmosphere at a temperature of 1500 °C. A plate of steel was placed on a calcium zirconate pellet. The microstructure was observed under an electron scanning microscope (SEM) which allowed distinguishing 3 zones in the corroded material: a reaction zone in contact with steel, a transient zone, and an unchanged area. The content of calcium zirconate in the CaZrO3-ZrO2 material decreased against the zirconium oxide after the corrosion test. In the reaction zone the ZrO2 layer was created as a results of reaction between calcium zirconate and alloying components of steel such as silicon and aluminium. Compactness measurements showed that bulk density and apparent porosity changed slightly which could suggest that molten steel poorly penetrates the studied refractory material during the corrosion test.

10

Surowce magnezjowe z alternatywnych źródeł

Skalska M., Darłak M., Śnieżek E., Madej D., Turek M., Szczerba J.

Materiały Ceramiczne

|

2016

|

T. 68, nr 4

346--354

PL

W pracy przedstawiono wyniki prac badawczo-rozwojowych nad otrzymywaniem surowców magnezjowych z zasolonych wód wykonanych w ramach realizacji przez Zakłady Magnezytowe ,,ROPCZYCE” S.A. przy współudziale Wydziału Inżynierii Materiałowej i Ceramiki AGH w Krakowie projektu POIG Działanie 1.4 „Zastosowanie kruszyw otrzymanych z krajowych surowców alternatywnych w materiałach ogniotrwałych”. W eksperymentalnej linii wytrącano z zasolonych wód wodorotlenek magnezu, który poddano kalcynacji w specjalnie przygotowanych kasetonach w piecu tunelowym Zakładów Magnezytowych ,,ROPCZYCE” S.A. Tak otrzymana magnezja kalcynowana poddawana była topieniu w łukowym piecu elektrycznym innowacyjnej linii topienia utworzonej w ramach realizowanego projektu i posłużyła do wytworzenia kruszywa magnezjowego. Na każdym etapie technologicznym wykonywano oznaczenia strat prażenia i składu chemicznego produktów magnezjowych. Wyselekcjonowane frakcje kruszywa magnezjowego poddano badaniom składu fazowego, chemicznego w mikroobszarach i obserwacjom mikroskopowym. Otrzymane kruszywo magnezjowe, pozyskane z wodorotlenku magnezu wytrąconego z zasolonych wód miało właściwości wymagane w przypadku tego typu surowców stosowanych w produkcji zasadowych materiałów ogniotrwałych

EN

The results of R&D works are presented, concerning the obtainment of magnesia raw materials derived from saline water. The works were done in frames of realization of a POIG project: Action 1.4 "The application of aggregates obtained from domestic alternative resources in refractory materials" by Zakłady Magnezytowe ,,ROPCZYCE” S.A. in cooperation with the Faculty of Materials Science and Ceramics at the AGH-UST in Kraków. Magnesium hydroxide was precipitated by using an experimental line and calcined in a tunnel furnace of Zakłady Magnezytowe ,,ROPCZYCE” S.A., using specially prepared coffers. The obtained caustic magnesia was fused in an electrical arc furnace of an innovative line for fusion developed during the realization of the project and it was used for the manufacturing of magnesia aggregate. The determination of calcination losses and chemical composition of magnesia products has been done in each technological stage. Selected fractions of the magnesia aggregate were characterized with respect to their phase composition, chemical composition in microareas, and microstructure. The magnesia aggregate derived from the saline water fulfilled requirements expected by aggregates that are used for production of basic refractory materials.

11

Badania procesów hydratacji zaczynów z cementu wysokoglinowego bez oraz z dodatkiem koloidalnego dwutlenku krzemu

Madej D., Szczerba J.

Materiały Ceramiczne

|

2016

|

T. 68, nr 1

49--55

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań przebiegu procesów hydratacji zaczynów z cementu wapniowo-glinowego w obecności dwutlenku krzemu wprowadzanego w postaci zawiesiny koloidalnej. Przygotowane próbki bez dodatku oraz z dodatkiem różnej ilości koloidalnej zawiesiny SiO2 sezonowano w temperaturze 50 °C przez 3 i 42 dni. W pracy przedstawiono wyniki badań składu fazowego i mikrostruktury zaczynów, a także zanalizowano mechanizm rozkładu termicznego związków typu faz C-A-H i C-A-S-H (C ≡ CaO, A ≡ Al2O3, S ≡ SiO2, H ≡ H2O). Do realizacji celu pracy posłużono się następującymi metodami instrumentalnymi: XRD, SEM/EDS oraz DTA-TG-EGA.

EN

This paper presents the study of a hydration process of calcium aluminate cement paste containing colloidal silica. The cement pastes prepared without and with addition of colloidal silica were cured at 50 °C for 3 days and 42 days. Results of studies of the phase composition and the microstructure of cement pastes are shown, and the thermal decomposition mechanism of C-A-H and C-A-S-H (C ≡ CaO, A ≡ Al2O3, S ≡ SiO2, H ≡ H2O) phases is studied. For this purpose, XRD, SEM/EDS and DTA-TG-EGA techniques were used.

12

Współpraca pompy ciepła z ogniwem PV w ciągu roku

Madej D., Kruszelnicka W.

Ekologia i Technika

|

2016

|

R. 24, nr 1

41--46

PL

Układy hybrydowe mogą wykorzystywać odnawialne źródła energii do produkcji energii elektrycznej oraz cieplnej. Przykładem takiego systemu hybrydowego może być pompa ciepła skojarzona z fotowoltaiką. Wyprodukowany prąd solarny w takim układzie wykorzystywany jest w pierwszej kolejności przez sprężarkę pompy ciepła. Energia niewykorzystana przez pompę ciepła może posłużyć do zasilania innych urządzeń lub być sprzedawana do publicznej sieci energetycznej. Pompa ciepła najwięcej energii pobiera w sezonie grzewczym, niestety w tym czasie panele fotowoltaiczne produkują najmniej energii. Oznacza to, że układ jest niespójny. Pompa ciepła lepiej współpracowałaby z elektrownią wiatrową.

EN

Hybrid systems can use renewable energy to produce electricity and heat. An example of such hybrid system may be a heat pump associated with the photovoltaic. The solar electricity produced in such system is used in the first instance by the heat pump compressor. Energy not used by the heat pump can be used to power other devices or can be sold to the public grid. The heat pump is using the greatest amount of energy during the heating season, but this time photovoltaic panels produce the least amount of energy. This means that the system is inconsistent. The heat pump would work better with a wind turbine.

13

Badania mechanizmu dehydratacji uwodnionego glinianu wapniowo-cyrkonowego

Madej D., Szczerba J.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 3

257--261

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań składu fazowego oraz mikrostruktury zaczynu glinianu wapniowo-cyrkonowego (układ Ca7ZrAl6O18-woda) sezonowanego w warunkach otoczenia, a następnie poddanego obróbce termicznej w zakresie temperatur 100-900 °C. Wykorzystano następujące metody pomiarowe: XRD, FT-IR oraz SEM/EDS. Dehydratacja heksagonalnych hydratów C-A-H (C ≡ CaO, A ≡ Al2O3, H ≡ H2O), powstałych w zaczynie Ca7ZrAl6O18-woda sezonowanym w temperaturze otoczenia, przechodzi częściowo przez stadium pośrednie tworzenia się C3AH6 w warunkach odparowania wody fizycznie związanej i częściowego usunięcia wody chemicznie związanej, a następnie rozkładu hydratów do bezwodnych glinianów wapnia typu faz C5A3, C12A7 i C3A. Dodatkowo w badanym układzie stwierdzono obecność fazy o nieznanym dotąd składzie chemicznym, należącej do układu CaO-Al2O3-ZrO2, która utworzyła otoczkę na niezhydratyzowanych ziarnach Ca7ZrAl6O18, a także cyrkonian wapnia – CaZrO3.

EN

In this paper, the results of investigation of the phase composition and microstructure of hydrated calcium zirconium aluminate paste are presented. The paste was first cured at room temperature, and then additionally heat treated at a temperature located within a temperature range of 100-900°C. The XRD, FT-IR and SEM/EDS techniques were used for characterization of the hydrated and dehydrated samples. The dehydration process of hexagonal calcium aluminate hydrates C-A-H (C ≡ CaO, A ≡ Al2O3, H ≡ H2O) proceeded through a transitory stage of the C3AH6 formation due to evaporation of physically bonded water, and partial removal of chemically bonded one; as a result, anhydrous calcium aluminates, C5A3, C12A7 and C3A were formed. Additionally, both an unknown ternary compound belonging the CaO-Al2O3-ZrO2 system, forming dehydrated rings on the unhydrated core of Ca7ZrAl6O18 grains, and calcium zirconate, CaZrO3, were identified.

14

Badania hydratacji glinianu wapniowo-cyrkonowego w obecności reaktywnego tlenku glinu

Madej D., Szczerba J., Nocuń-Wczelik W.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 4

367--374

PL

Glinian wapniowo-cyrkonowy jest związkiem o bardzo wysokiej aktywności hydraulicznej. W pracy przedstawiono wstępną ocenę możliwości zastosowania Ca7ZrAl6O18 jako nowego spoiwa w technologii betonów ogniotrwałych wysokoglinowych i korundowych, zawierających mikroproszek Al2O3. W tym celu przeprowadzono badania hydratacji glinianu wapniowo-cyrkonowego bez oraz z dodatkiem Al2O3. Badania kalorymetryczne spoiw wykazały, że przy udziale mikroproszku Al2O3 obniżyła się sumaryczna ilość wydzielonego ciepła po 12 h badania. Z przeprowadzonych analiz XRD, FT-IR, DTA-TG oraz SEM wynika, że wysokość temperatury sezonowania próbek warunkuje rodzaj i budowę powstających hydratów z układu CaO-Al2O3-H2O.

EN

Calcium zirconium aluminate exhibits high hydraulic activity. The aim of this work is to study the hydraulic properties of Ca7ZrAl6O18. Application of Ca7ZrAl6O18 as a hydraulic binder in high-alumina and corundum refractory concretes, which contain reactive Al2O3 micropowder, has been proposed to be a promising route. For this purpose, the hydration of calcium zirconium aluminate with and without of Al2O3 addition was studied. Calorimetric studies of binders revealed that the total amount of generated heat decreased after 12 h of hydration in binder based on Ca7ZrAl6O18 and reactive Al2O3 micropowder. Based on the XRD, DTA-TG and SEM analyses it was concluded that the curing temperature determines the type and structure of calcium aluminate hydrates formed during the hydration of Ca7ZrAl6O18 phase.

15

Zmiany składu fazowego zaczynów z układu MgO-SiO2-H2O

Prorok R., Szczerba J., Czapka Z., Madej D., Śnieżek E., Jastrzębska I.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 4

468--471

PL

Celem pracy było prześledzenie zmian zachodzących w zaczynach z układu MgO-SiO2-H2O w czasie ich sezonowania w temperaturze 20 °C. W tym celu sporządzono zaczyn spiekanego tlenku magnezu wraz z mikrokrzemionką oraz wodą. Stosunek molowy MgO/SiO2 wynosił 2:1, natomiast stosunek wody do części stałych wynosił 1:2. Sporządzony zaczyn sezonowano w szczelnych polietylenowych workach do 460 dni. Następnie zaczyny po upływie określonego czasu poddawane były badaniom termicznym DTA-TGA-EGA, analizie rentgenograficznej XRD oraz badaniom w podczerwieni FTIR. Dodatkowo próbki zaczynu po sezonowaniu przez 180 dni poddano wygrzewaniu w trzech różnych temperaturach: 500 °C, 700 °C i 900 °C, a następnie zbadano je za pomocą analizy XRD. W wyniku badań stwierdzono, że wraz z upływem czasu sezonowania zmienia się uporządkowanie wewnętrzne w zaczynach, jak również pojawiają się nowe fazy uwodnione związane z warstwowymi krzemianami magnezu.

EN

The aim of this work was to investigate changes that occur in pastes from the MgO-SiO2-H2O phase system during ageing at 20 °C. The study consisted on preparation of pastes showing a MgO:SiO2 ratio of 2 and a water to solid ratio of 0.5. The obtained mixtures were aged up to 460 days at 20 °C. All the samples were placed in sealed polyethylene bags. After the specific time, free water was removed from the pastes. Examination of the aged pastes included thermal, XRD and FTIR analyses. Additionally, after 180 days, the samples of pastes were heated at 500 °C, 700 °C or 900 °C for 24 hours, and after that examined by XRD. The research revealed changes in the internal arrangement of pastes with the aging time, and the formation of new hydrated phases associated with layered magnesium silicates.

16

Wpływ wapnia na zmianę składu fazowego tworzyw ogniotrwałych Al2SiO5-ZrSiO4

Szczerba J., Madej D.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 1

116--120

PL

W artykule omówiono korozję materiałów ogniotrwałych Al2SiO5-ZrSiO4 w środowisku zewnętrznego wymiennika ciepła (ZWC) linii technologicznej pieca cementowego w temperaturze 1000 ± 100 °C. Szczególną uwagę poświęcono oddziaływaniu na materiał ogniotrwały składników występujących w ZWC, głównie Ca2+/CaO, a także K+/K2O, Cl-, SO2. Jak wykazały badania XRD oraz SEM/EDS w wyniku oddziaływania wapnia z andaluzytem z materiału ogniotrwałego przejściowo powstawał glinokrzemian wapnia – gehlenit Ca2Al2SiO7. Z kolei reakcje w układzie K2O-Al2SiO5 doprowadziły do syntezy glinokrzemianów potasu – leucytu KAlSi2O6 i kalsilitu KAlSiO4. Cyrkon ZrSiO4 z materiału ogniotrwałego uległ przeobrażeniu w CaZrO3 (Tmp = 2345°C). We wcześniejszych stadiach reakcji powstawały struktury nieuporządkowane typu CSZ (C = CaO, S = SiO2, Z = ZrO2).

EN

The study of corrosion of the Al2SiO5-ZrSiO4 refractories in corroding environment of an external heat exchanger of the cement kiln was carried out at the temperature of 1000 ± 100 °C. Main corrosive agents in the external heat exchanger were in the solid (CaO) and gaseous (K+/K2O, SO2, Cl-) form. The XRD and SEM/EDS analyses showed a reaction of calcium and potassium with the refractory matrix. As a consequence of these reactions, gehlenite Ca2Al2SiO7, leucite KAlSi2O6 and kalsilite KAlSiO4 were formed in the corroded refractory brick. Kalsilite was the main compound formed in the corroded sample. Moreover, zircon was decomposed, and high refractory calcium zirconate CaZrO3 (Tmp = 2345 °C) was formed. In the early stages of reactions, the CSZ (C = CaO, S = SiO2, Z = ZrO2) disordered structures were formed.

17

Wpływ rodzaju surowców magnezjowych na właściwości fizyczne i termomechaniczne betonów zasadowych

Jastrzębska I., Szczerba J., Madej D.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 3

327--331

PL

W pracy przedstawiono zależności występujące pomiędzy podatnością na hydratację surowców magnezjowych oraz ich składem chemicznym a właściwościami fizykochemicznymi oraz termomechanicznymi betonów przygotowanych na ich bazie. Do badań użyto czterech rodzajów surowców magnezjowych o zróżnicowanym składzie chemicznym. Surowce poddano badaniu podatności na hydratację w warunkach hydrotermalnych. Następnie przygotowano na ich bazie betony i wykonano badania wytrzymałości na zginanie w podwyższonych temperaturach oraz w temperaturze otoczenia, wytrzymałości na ściskanie, gazoprzepuszczalności, porowatości otwartej oraz gęstości pozornej.

EN

In this work a correlation between hydration susceptibility and chemical composition of magnesia raw materials and physico-chemical, thermo-mechanical properties of castables made of these magnesia raw materials was discussed. The four types of magnesia raw materials of different chemical compositions were selected to examine. First, susceptibility to hydration of magnesia raw materials was determined under hydrothermal conditions. Then castables were prepared with the use of the selected magnesia raw materials. Finally, the castables were tested to determine moduli of rupture at room and elevated temperatures, cold crushing strength, permeability, open porosity and apparent density.

18

Tworzywa ogniotrwałe z układu czteroskładnikowego CaO-MgO-Al2O3-ZrO2

Śnieżek E., Szczerba J., Madej D., Prorok R., Jastrzębska I.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 4

476--480

PL

W artykule omówiono sposób otrzymywania tworzyw ogniotrwałych z układu czteroskładnikowego CaO-MgO-Al2O3-ZrO2 w procesie jednostopniowego wypalania w temperaturze 1580 °C. Otrzymano i porównano właściwości dwóch serii tworzyw o składzie wyjściowym: 85% obj. MgO i 15% obj. CaZrO3 oraz 70% obj. MgO i 30% obj. CaZrO3. Skład tworzyw modyfikowano związkami glinu: monoglinianem wapnia, CaAl2O4, spinelem właściwym magnezjowo-glinowym, MgAl2O4 oraz cementem glinowo-wapniowy. Skład fazowy tworzyw określono metodą XRD, metodą ultradźwiękową wyznaczono moduł Younga. Ponadto określono liniową skurczliwość wypalania. Stwierdzono, że zaproponowana metoda umożliwia otrzymanie tworzyw, których głównymi składnikami fazowymi są MgO i CaZrO3 oraz CaAl2O4 i MgAl2O4.

EN

The paper describes a method of preparing refractories from the CaO-MgO-Al2O3-ZrO2 quaternary system as the result of one-step sintering at 1580 °C. Properties of two series of the materials with the following reference composition were obtained and compared: the first series: 85 vol.%. MgO and 15 vol.% CaZrO3 and the second series: 70 vol.% MgO and 30 vol.% CaZrO3. The reference compositions were modified by aluminum compounds such as calcium monoaluminate (CaAl2O4), spinel (MgAl2O4) and calcium aluminate cement. The phase composition of the materials was characterized by XRD. Young's modulus and linear firing shrinkage were also determined. It has been found that the proposed method permits to obtain materials consisted mainly in MgO, CaZrO3 and CaAl2O4, MgAl2O4.

19

Reakcje ogniotrwałego tworzywa andaluzytowego zawierającego węglik krzemu ze składnikami środowiska w cyklonowym wymienniku ciepła

Madej D., Szczerba J.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 4

463--467

PL

W artykule omówiono reakcje ogniotrwałego tworzywa Al2SiO5-SiC ze składnikami środowiska w cyklonowym wymienniku ciepła w temperaturze 1000 °C ± 100 °C. Badania wykazały, że oddziaływanie atmosfery ZWC ze składnikami tworzywa było związane z zawartością głównie K+/K2O, SO2, CO2 i par Pb. Na tworzywo ogniotrwałe wywierał wpływ także zawierający wapń materiał wypalany, pochodzący z wymiennika ciepła. W strefie reakcyjnej materiału ogniotrwałego zanikały pierwotne fazy i pojawiały się nowe. Identyfikowano m. in. związki potrójne pochodzące z układów K2O-Al2O3-SiO2 ¬oraz CaO-Al2O3-SiO2, a także CaSiO3, Ca2SiO4, K2Si4O9, Ca2PbSi3O9, spurryty (2Ca2SiO4•CaCO3 i 2Ca2SiO4•CaSO4) oraz KCl.

EN

Reactions of the SiC-containing andalusite refractories with components of a corroding environment in an external heat exchanger of a cement kiln at 1000 °C ± 100 °C were discussed. The main corrosive agents in the external heat exchanger were agents in the gaseous form (K+/K2O, SO2, CO2 and Pb vapour). The calcium-rich hot kiln meal moving in the counter-current relative to furnace gas the exchanger also reacted with a component of the refractory materials. According to the XRD and SEM/EDS examinations, it has been found that the initial phase of refractory brick disappeared and the new ones appeared. Potassium aluminosilicates, calcium aluminosilicates, CaSiO3, Ca2SiO4, K2Si4O9, Ca2PbSi3O9, spurrites (2Ca2SiO4•CaCO3 and 2Ca2SiO4•CaSO4) and also KCl were identified in the corroded Al2SiO5-SiC refractory brick.

20

Ceramika korundowa wiązana fazą sialonową otrzymywana metodą reakcyjnego spiekania w atmosferze powietrza

Dul K., Szczerba J., Madej D.

Materiały Ceramiczne

|

2013

|

T. 65, nr 4

472--475

PL

W pracy przedstawiono tworzenie się spoiwa sialonowego w matrycy o składzie wyjściowym: azotek krzemu, tlenek glinu oraz wpływ na właściwości wyrobów korundowych i niskocementowych betonów korundowych. Zaformowane próbki były spiekane w atmosferze powietrza w temperaturze 1500 °C. W celu określenia rodzaju powstałej fazy i mikrostruktury w tworzywie po wypaleniu, wykorzystano dyfrakcję rentgenowską (XRD), skaningową mikroskopię elektronową (SEM). Wykonano również analizę składu chemicznego w mikroobszarach (EDS).

EN

In the paper, sialon bonded corundum refractories were developed by air sintering of silicon nitride and aluminium oxide. The influence of sialon on properties of the studied high alumina products and low cement alumina castables was presented. Materials were fired at 1500oC and characterized with respect to the phase composition (XRD), microstructure and composition (SEM/EDS).